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镁合金AZ31镁合金宽幅空心型材热挤压工艺选题

收藏本文 2024-02-08 点赞:17388 浏览:73412 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:镁合金以其低密度高强度的优良特性,成为轻量化装备制造领域最为理想的金属结构材料。镁合金不仅比强度和比刚度高、机械加工和阻尼减震性能好,而且具有高导热性、高导电性和优良的静电屏蔽性、对环境无污染以及可回收再利用等诸多优点。本论文根据交通运输装备型材断面,自行设计了“日”字形宽幅空心镁合金型材,然后分别利用AutoCAD和SopdWorks软件进行平面绘图和三维建模,而后将三维模型导入DEFORM-3D仿真软件模拟分流挤压历程,并利用800吨卧式挤压机进行了宽幅空心AZ31和ZK60型材的热挤压实验探讨。本论文采取数值模拟与实际挤压实验相结合的策略,系统的探讨了坯料预处理状态、挤压温度、挤压速度等因素对宽幅空心镁合金型材挤压成型历程及其对型材组织与力学性能的影响规律,得到如下结果:(1)利用预挤压坯料挤压出的AZ31镁合金空心型材的强度和塑性变形能力均较佳,其最大抗拉强度和屈服强度分别为293MPa和195MPa,最大伸长率为18.3%。(2)本探讨中,挤压的ZK60镁合金宽幅空心型材经时效(T5)处理后,其最大抗拉强度和屈服强度分别为325MPa和286MPa,最大伸长率为13.1%,本论文还对导致该ZK60型材力学性能偏低的主要理由进行了浅析。(3)探讨发现,宽幅空心镁合金型材体现出一定的各向异性特点;冲击断口中裂纹扩展区的形貌为韧脆混合型断裂特点;挤压温度、挤压速度等工艺参数对型材的组织与性能、型材出模时的等效应力、等效应变及温度均有较大影响。数值模拟结果与挤压实验结果基本吻合。(4)实现了AZ31镁合金宽幅空心型材的搅拌摩擦焊接(FSW),搅拌头旋转速度为1200r/min,焊接速度为80mm/min时焊接接头的抗拉强度为母材的75.3%,屈服强度为母材强度的143.3%。关键词:镁合金论文宽幅空心型材论文挤压工艺论文数值模拟论文组织与性能论文

    摘要4-5

    Abstract5-10

    第一章 绪论10-21

    1.1 镁合金及其成形技术10-15

    1.1.1 镁及镁合金的特点与分类10-12

    1.1.2 镁合金塑性成形技术12-13

    1.1.3 镁合金的塑性变形机制13-15

    1.2 镁合金的挤压成形技术15-18

    1.2.1 镁合金挤压策略的分类与特点15-16

    1.2.2 影响镁合金热挤压成形的因素16-17

    1.2.3 挤压材常见缺陷及预防措施17-18

    1.3 镁合金材料的探讨与运用近况18-19

    1.4 本课题的探讨目的、作用及探讨内容19-21

    1.4.1 探讨目的与作用19-20

    1.4.2 探讨内容和探讨策略20-21

    第二章 平面分流组合模具的设计与强度校核21-29

    2.1 平面分流组合模的工作原理与设计原则21-24

    2.1.1 工作原理21-22

    2.1.2 结构要素与设计原则22-24

    2.1.3 平面分流组合模的优势与不足24

    2.2 模具的设计与校核24-28

    2.2.1 型材截面设计24-25

    2.2.2 模具的选材与结构设计25-27

    2.2.3 模具的强度校核27-28

    本章小节28-29

    第三章 镁合金型材分流-合流挤压历程的数值模拟探讨29-46

    3.1 数值模拟软件 Deform 在分流挤压中的运用29-37

    3.1.1 AZ31 镁合金材料库的建立29-31

    3.1.2 前处理的步骤31-35

    3.1.3 前处理与后处理历程中关键不足的解决35-37

    3.2 AZ31 镁合金型材挤压历程的数值模拟结果与浅析37-42

    3.2.1 挤压温度对载荷—行程曲线的影响37-38

    3.2.2 挤压温度对等效应力场和等效应变场的影响38-39

    3.2.3 挤压温度对温度场的影响39-40

    3.2.4 挤压速度对载荷—行程曲线的影响40-41

    3.2.5 挤压速度对等效应力场和等效应变场的影响41-42

    3.2.6 挤压速度对温度场的影响42

    3.3 相同挤压工艺下,AZ31 和 ZK60 型材挤压历程的模拟结果比较42-45

    3.3.1 载荷—行程曲线42-43

    3.3.2 等效应力场和等效应变场43-44

    3.3.3 温度场44-45

    本章小结45-46

    第四章 宽幅空心镁合金型材挤压实验与浅析46-80

    4.1 实验材料及案例46-47

    4.2 实验流程及型材性能的表征策略47-50

    4.3 坯料预处理状态对 AZ31 型材组织与性能的影响50-56

    4.3.1 型材的微观组织与力学性能50-54

    4.3.2 型材的冲击断口形貌54-56

    4.4 挤压工艺对 AZ31 宽幅空心型材组织与性能的影响56-65

    4.4.1 挤压温度的影响56-60

    4.4.2 挤压速度的影响60-62

    4.4.3 挤压比的影响62-64

    4.4.4 其他因素的影响64-65

    4.5 挤压工艺及热处理对 ZK60 宽幅空心型材组织与性能的影响65-68

    4.5.1 挤压速度对 ZK60 宽幅空心型材成形能力的影响65-66

    4.5.2 热处理工艺对 ZK60 宽幅空心型材组织与性能的影响66-68

    4.6 AZ31 和 ZK60 两种型材的挤压工艺及组织与性能的比较68-71

    4.6.1 挤压工艺的比较68

    4.6.2 微观组织的比较68-69

    4.6.3 力学性能的比较69-70

    4.6.4 热裂纹倾向的比较70-71

    4.7 AZ31 镁合金型材组织和性能的不均匀性及各向异性71-73

    4.7.1 型材组织的不均匀性71-72

    4.7.2 型材力学性能的不均匀性及各向异性72-73

    4.8 宽幅空心 AZ31 镁合金型材的搅拌摩擦焊接探究73-78

    4.8.1 FSW 焊接原理与工艺参数的选择73-74

    4.8.2 焊接接头的微观形貌与抗拉强度浅析74-78

    4.9 数值模拟与型材挤压实验的比较78-79

    4.9.1 挤压载荷78

    4.9.2 型材端部挤压缺陷78-79

    4.9.3 型材出模时的温度79

    本章小节79-80

    第五章 结论80-82

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